超並列光リンク技術のためのナノ構造面発光レーザアレイ

本研究では,次世代の超高速光通信ネットワークで用いられる波長1.2-1.3μm帯の面発光レーザの新しいモード制御技術を開拓し,完全単一モード化,高出力化,および高速化など,その極限性能を追及するとともに,その光ネットワークへの適用可能性を明らかにすることを目的とした.具体的には,高歪みGaInAs/GaAs量子井戸を用いて,動作波長域を1.2-1.3μm帯まで拡大するとともに,自己形成フォトニック結晶のハイブリッド集積,あるいは金属ナノ構造によるプラズモン結晶構造を付加して,強い偏光依存性とモード選択性を発現させ,高出力・高速動作可能な完全単一モード面発光レーザの実現を目指し,具体的には,以下の成果を得た.(1)金属ナノ構究造による面発光レーザの偏光制御金属ナノロッドを表面に装荷した面発光レーザの偏光制御手法を提案し,ナノロッドの形状制御により面発光レーザの偏光特性を自在に制御できることを実証した.FDTDによる数値計算により,矩形金属ロッドによる強い反射光の偏光依存性を明らかにするとともに,実際にGaAs系面発光レーザへ適用し,金属ナノロッドにおける偏光依存性のある散乱効果により,金属での吸収を抑えながら,偏光制御が可能であることが明らかになった.最大単一モード光出力は約1mWであり,ナノロッドアレイを用いることにより,通常GaAs系で用いられる上部出射型構造においても,その偏光制御への有効を実証した.(2)表面位相制御層導入による多波長集積化面発光レーザ表面に厚さの異なるSiO2位相制御層を形成し,30nmの波長スパンで波長制御が可能であることを明らかにするとともに,実際に約2nm波長間隔で4波長の多波長集積面発光レーザアレイを製作した.

本研究では,次世代の超高速光通信ネットワークで用いられる波長1.2-1.3μm帯の面発光レーザの新しいモード制御技術を開拓し,完全単一モード化,高出力化,および高速化など,その極限性能を追及するとともに,その光ネットワークへの適用可能性を明らかにすることを目的とした.具体的には,高歪みGaInAs/GaAs量子井戸を用いて,動作波長域を1.2-1.3μm帯まで拡大するとともに,自己形成フォトニック結晶のハイブリッド集積,あるいは金属ナノ構造によるプラズモン結晶構造を付加して,強い偏光依存性とモード選択性を発現させ,高出力・高速動作可能な完全単一モード面発光レーザの実現を目指し,具体的には,以下の成果を得た.(1)金属ナノ構究造による面発光レーザの偏光制御金属ナノロッドを表面に装荷した面発光レーザの偏光制御手法を提案し,ナノロッドの形状制御により面発光レーザの偏光特性を自在に制御できることを実証した.FDTDによる数値計算により,矩形金属ロッドによる強い反射光の偏光依存性を明らかにするとともに,実際にGaAs系面発光レーザへ適用し,金属ナノロッドにおける偏光依存性のある散乱効果により,金属での吸収を抑えながら,偏光制御が可能であることが明らかになった.最大単一モード光出力は約1mWであり,ナノロッドアレイを用いることにより,通常GaAs系で用いられる上部出射型構造においても,その偏光制御への有効を実証した.(2)表面位相制御層導入による多波長集積化面発光レーザ表面に厚さの異なるSiO2位相制御層を形成し,30nmの波長スパンで波長制御が可能であることを明らかにするとともに,実際に約2nm波長間隔で4波長の多波長集積面発光レーザアレイを製作した.